JP5841139B2 - Method, system, and apparatus for calibration of a position offset between an end effector and a position sensor - Google Patents

Method, system, and apparatus for calibration of a position offset between an end effector and a position sensor Download PDF

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Description

本出願は、米国仮特許出願番号第61/357,227号(2010年6月22日出願、発明の名称“METHODS, SYSTEMS, AND APPARATUS FOR CALIBRATION OF A POSITIONAL OFFSET BETWEEN AN END EFFECTOR AND A POSITION SENSOR”(代理人整理番号2010P07651US))の優先権を主張し、その全体が、全ての目的のために参照により本明細書に組み入れられる。   This application is a US Provisional Patent Application No. 61 / 357,227 (filed June 22, 2010, entitled “METHODS, SYSTEMS, AND APPARATUS FOR CALIBRATION OF A POSITIONAL OFFSET BETWEEN AN END EFFECTOR AND A POSITION SENSOR”). (Attorney Docket No. 2010P07651US)), which is hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes.

本発明は、一般的に、ロボットコンポーネントを較正するように適合されたシステム、装置、及び方法に関する。   The present invention relates generally to systems, apparatus, and methods adapted to calibrate robot components.

医学的な試験及び処理では、ロボット工学の使用が、体液試料(別称「被検物」)への暴露又はそれとの接触を最小限にすることあり、及び/又は生産性を向上させることがある。たとえば、いくつかの自動試験及び処理システム(たとえば、臨床用分析器及び遠心分離機)では、試料容器(たとえば、試験管、試料カップ、バイアル等)試料ラック(「カセット」と呼ばれる場合がある)に、及びそこから、試験又は処理システムに、及びそこから移送されることができる。同様に、試料ラック自体が、試験又は処理システムと連係して、1つの場所から他に移送されることができる。   In medical testing and processing, the use of robotics may minimize exposure to or contact with bodily fluid samples (also known as “test objects”) and / or improve productivity. . For example, in some automated test and processing systems (eg, clinical analyzers and centrifuges), sample containers (eg, test tubes, sample cups, vials, etc.) sample racks (sometimes referred to as “cassettes”) And from there to the test or processing system. Similarly, the sample rack itself can be transported from one location to another in conjunction with a test or processing system.

そのような移送は、自動化された機構を用いることによって達成されることができ、これは、それに結合された2以上のグリッパ指を有していてもよい可動エンドエフェクタを有するロボットコンポーネント(たとえば可動ロボットアーム又はガントリ機構)を含み得る。エンドエフェクタは、2以上(たとえばX、Y、及びZ)の座標方向に動かすことができる。このように、試料容器(試験又は処理される試料片を収容している)又は試料ラックは、エンドエフェクタによって把持された後、試験又は処理システムと連係して、1つの場所から他に動かされることができる。   Such transfer can be accomplished by using an automated mechanism, which includes a robotic component having a movable end effector (eg, movable) that may have two or more gripper fingers coupled thereto. Robot arm or gantry mechanism). The end effector can be moved in two or more (eg, X, Y, and Z) coordinate directions. In this way, a sample container (which contains a sample piece to be tested or processed) or a sample rack is gripped by an end effector and then moved from one location to another in conjunction with the testing or processing system. be able to.

エンドエフェクタの不正確な位置付けは、エンドエフェクタと試料容器との間に、及び/又は動かされている試料容器と機器又は試料ラックとの間に衝突を生じさせる場合がある。試料ラックが動かされている場合、エンドエフェクタの不正確な位置付けは、試料ラックと試験又は処理システムとの間に衝突を生じさせる場合がある。加えて、不正確な較正は、試料容器及び/又は試料ラックのピックアンドプレース動作の揺れの一因となる場合があり、これは被検物の不要な漏れの一因となる場合がある。したがって、試験又は処理システムに、及びそこから搬送される試料容器及び試料ラックの位置付けの正確さを改善し得るシステム、装置、及び方法が望まれる。   Inaccurate positioning of the end effector may cause a collision between the end effector and the sample container and / or between the sample container being moved and the instrument or sample rack. If the sample rack is being moved, the incorrect positioning of the end effector may cause a collision between the sample rack and the test or processing system. In addition, inaccurate calibration may contribute to fluctuations in the pick and place operation of the sample container and / or sample rack, which may contribute to unwanted leakage of the specimen. Accordingly, systems, apparatus, and methods that can improve the accuracy of positioning of sample containers and sample racks transported to and from the test or processing system are desired.

第1の態様では、改善されたシステムが提供される。システムは、エンドエフェクタ及びそれに結合された位置センサを有するロボットコンポーネントを含むロボットオフセット較正システムと、第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、エンドエフェクタによって係合されるように適合されたオフセットツールと、第1のドッキング機能を含むオフセットツールと、第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能と、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴とを有するオフセット対象とを含む。   In a first aspect, an improved system is provided. The system includes a robot offset calibration system including a robot component having an end effector and a position sensor coupled thereto, a teaching object having a first geometric feature, and an offset adapted to be engaged by the end effector. A tool, an offset tool including a first docking function, a second docking function adapted to be engaged by the first docking function, and a second adapted to be detected by the position sensor And offset objects having geometric features.

方法の態様では、試料容器の移送を較正する改善された方法が提供される。本方法は、エンドエフェクタ及びそれに結合された位置センサを有するロボットコンポーネントを設けることと、エンドエフェクタによって到達可能な作業範囲に、第1の幾何学的特徴を有する教示対象を設けることと、エンドエフェクタによって到達可能であり、第2の幾何学的特徴を含むオフセット対象を設けることと、オフセットツールを設けることと、位置センサによって教示対象の第1の幾何学的特徴を検知することと、オフセットツールをエンドエフェクタに係合させることと、オフセットツールをオフセット対象まで動かすことと、オフセットツールをオフセット対象とドッキングさせることと、位置センサでオフセット対象の第2の幾何学的特徴を検知することとを含む。   In a method aspect, an improved method of calibrating sample container transfer is provided. The method includes providing a robot component having an end effector and a position sensor coupled thereto, providing a teaching object having a first geometric feature in a work range reachable by the end effector, Providing an offset object that is reachable and includes a second geometric feature, providing an offset tool, detecting a first geometric feature to be taught by a position sensor, and an offset tool Engaging the end effector, moving the offset tool to the offset target, docking the offset tool with the offset target, and detecting a second geometric feature of the offset target with the position sensor. Including.

装置の態様では、較正補助装置が提供される。本装置は、ベースと、ベース上に据え付けられたネスティングツールとを含み、位置センサによって検知されるように適合された第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、ベース上に据え付けられ、第1のドッキング機能を有するオフセットツールと、ベース上に据え付けられ、オフセットツールの第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能と、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴とを有するオフセット対象とを含む。   In an apparatus aspect, a calibration aid is provided. The apparatus includes a base, a nesting tool mounted on the base, a teaching object having a first geometric feature adapted to be detected by a position sensor, a first object mounted on the base, An offset tool having one docking function, a second docking function installed on the base and adapted to be engaged by the first docking function of the offset tool, and adapted to be detected by a position sensor And an offset object having a second geometric feature.

別の装置の態様では、較正補助アセンブリが提供される。本アセンブリは、トレイと、トレイに結合されたネスティングツールとを含み、ネスティングツールは、ベースと、ベース上に据え付けられ、位置センサによって検知されるように適合された第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、ベース上に据え付けられ、第1のドッキング機能を有するオフセットツールと、ベース上に据え付けられ、オフセットツールの第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能と、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴とを有するオフセット対象とを含む。   In another apparatus aspect, a calibration aid assembly is provided. The assembly includes a tray and a nesting tool coupled to the tray, the nesting tool being mounted on the base and having a first geometric feature adapted to be sensed by a position sensor. A teaching object having, an offset tool mounted on the base and having a first docking function, and a second docking mounted on the base and adapted to be engaged by the first docking function of the offset tool An offset object having a function and a second geometric feature adapted to be detected by the position sensor.

本発明のさらなる他の態様、特徴及び利点は、以下の詳細な説明から、本発明を実施するために意図された最良の形態を含む、多数の例となる実施形態及び実施を例証することによって、容易に明らかとなり得る。本発明は、他の及び異なる実施形態もまた可能である場合があり、そのいくつかの詳細は、全て本発明の本質及び範囲から逸脱することなく、さまざまな点で修正され得る。したがって、図面及び説明は、本質的に例証のためとしてみなされるものであり、限定的であるとしてみなされるものではない。図面は、必ずしも原寸どおりに描かれてはいない。本発明は、本発明の本質及び範囲に含まれるすべての修正、均等物及び代替を網羅するものである。   Still other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, by way of illustration of numerous exemplary embodiments and implementations, including the best mode contemplated for carrying out the invention. Can be readily apparent. The invention may be capable of other and different embodiments, and its several details can be modified in various respects, all without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the drawings and descriptions are to be regarded as illustrative in nature, and not as restrictive. The drawings are not necessarily drawn to scale. The present invention is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

本発明の実施形態の較正補助アセンブリの例を図示する部分断面側面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional side view illustrating an example of a calibration aid assembly of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、教示対象に対する位置センサの動きを図示する側面図のグラフィカルな描写である。2 is a graphical depiction of a side view illustrating the movement of a position sensor relative to a teaching object in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、教示対象に対する位置センサの動きを図示する側面図のグラフィカルな描写である。2 is a graphical depiction of a side view illustrating the movement of a position sensor relative to a teaching object in an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、教示対象に対する位置センサのX−Y座標での動き及び位置付けを図示する上面図のグラフィカルな描写である。2 is a graphical depiction of a top view illustrating movement and positioning of a position sensor in an XY coordinate relative to a teaching object, in accordance with an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態のオフセットツールを把持及びピッキングするエンドエフェクタの側面図である。It is a side view of the end effector which grasps and picks the offset tool of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、オフセットツールを可動オフセット対象とドッキングさせるエンドエフェクタの側面図である。It is a side view of the end effector which docks an offset tool with a movable offset object of an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、オフセット対象の場所の座標を測定する位置センサの側面図である。It is a side view of the position sensor which measures the coordinate of the place of offset object of the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、オフセットツール及びオフセット対象のための代替のドッキング機能を図示する部分断面側面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional side view illustrating an alternative docking function for an offset tool and offset object, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、オフセットツール及びオフセット対象のための代替のドッキング機能を図示する部分断面側面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional side view illustrating an alternative docking function for an offset tool and offset object, according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、オフセットツール及びオフセット対象のための代替のドッキング機能を図示する部分断面側面図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional side view illustrating an alternative docking function for an offset tool and offset object, according to an embodiment of the invention. 本発明の実施形態の、トレイに結合されたネスティングツールを有する、例の較正補助アセンブリを含む試験システムを図示する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a test system including an example calibration aid assembly having a nesting tool coupled to a tray of an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態の、明確にするために、さまざまな遠心分離機コンポーネントを備える例の較正補助アセンブリが取り除かれた図2Aの試験システムを図示する斜視図である。FIG. 2B is a perspective view illustrating the test system of FIG. 2A with the example calibration aid assembly with various centrifuge components removed for clarity of embodiments of the present invention. 本発明の実施形態の、ネスティングツール上に位置付けられた、例のロボット装置を含む、図2Aの試験システムを図示する斜視図である。2B is a perspective view illustrating the test system of FIG. 2A including an example robotic device positioned on a nesting tool of an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態の、トレイに結合されたネスティングツールを有する、例の較正補助アセンブリを図示する部分斜視図である。2 is a partial perspective view illustrating an example calibration aid assembly having a nesting tool coupled to a tray, in accordance with an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態のネスティングツールの例の斜視図である。It is a perspective view of the example of the nesting tool of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のネスティングツールの例の斜視図である。It is a perspective view of the example of the nesting tool of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のネスティングツールの例の斜視図である。It is a perspective view of the example of the nesting tool of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の遠心分離機のクレードル内に設置された較正ブロックの例の部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view of the example of the calibration block installed in the cradle of the centrifuge of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の、図5Aの例の教示対象の斜視図である。FIG. 5B is a perspective view of the teaching object of the example of FIG. 5A according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、図5Aの例の教示対象の斜視図である。FIG. 5B is a perspective view of the teaching object of the example of FIG. 5A according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、図5Aの例の教示対象の上面図である。FIG. 5B is a top view of the subject of the example of FIG. 5A according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の、複数の場所に設置された較正ネスティングツールの例の斜視図である。1 is a perspective view of an example of a calibration nesting tool installed at multiple locations according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態の方法を図示するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a method of an embodiment of the present invention.

ロボット装置、たとえば前述の理由のためにロボットピックアンドプレース動作を達成するために用いられるようなものでは、ロボットエンドエフェクタのプレースメントで精度を達成することが望ましい。本明細書で用いられる「エンドエフェクタ」は、ピックアンドプレース動作等のロボット動作のために用いられるロボットに結合された任意の部材である。いくつかのシステムでは、位置センサ(たとえばレンジングセンサセンサ)を、ロボットシステムのロボットエンドエフェクタとともに使用してもよい。そのようなロボットシステムでは、数千分の1インチ又はそれ以下の位置精度が望ましいことがある。しかし、多くの場合、数多くの接続されたシステムコンポーネントからの公差累積は、数千、あるいは数万又は数十万分の1インチに達する場合がある。したがって、ロボットエンドエフェクタと、そのようなロボットシステム内の位置センサとの間の実際の位置オフセット(たとえばx、y、及びz空間内)を適切に算出するための手段が望まれる。さらに、いったん適切な位置オフセットで較正されると、ロボット装置によって到達可能な他のシステムコンポーネントを精密に配置することが望ましい場合がある。   In robotic devices, such as those used to achieve robot pick and place operations for the reasons described above, it is desirable to achieve accuracy in placement of robot end effectors. As used herein, an “end effector” is any member coupled to a robot that is used for robot operations such as pick and place operations. In some systems, position sensors (eg, ranging sensor sensors) may be used with the robot end effector of the robot system. In such robotic systems, a positional accuracy of a few thousandths of an inch or less may be desirable. However, in many cases, tolerance accumulation from many connected system components can reach thousands, or tens of thousands or hundreds of thousands of inches. Therefore, a means for properly calculating the actual position offset (eg, in x, y, and z space) between the robot end effector and a position sensor in such a robot system is desired. In addition, once calibrated with an appropriate position offset, it may be desirable to precisely place other system components that are reachable by the robotic device.

前述の問題に鑑み、本発明は、エンドエフェクタとロボットシステム内の位置センサとの間の実際の(実)位置オフセットを容易に算出するための較正方法、較正補助システム、及び較正補助装置を提供する。第1の態様では、較正方法は、教示対象、オフセットツール、及びオフセット対象を提供することを含み、これらは、エンドエフェクタとロボットシステムの位置センサとの間の位置オフセットを得るために集合的に用いられる。本方法によれば、位置センサは、教示対象の第1の幾何学的特徴を検知(測定)して、第1の位置情報(たとえばX、Y及びZ)を得ることができる。オフセットツールは、エンドエフェクタによって、エンドエフェクタに対して既知の方位で係合(たとえば把持)され、オフセット対象の位置まで動かされる。その後、オフセットツールは、オフセット対象にドッキングされる。ドッキングは、オフセットツールのドッキング機能を、オフセット対象と掛合させることを含んでもよい。たとえば、オフセットツールの1以上の面を、オフセット対象の1以上の面とドッキングさせてもよい。1以上のドッキング面が、垂直軸(たとえばZ軸)に対して傾斜していてもよい。ロボットシステムにいくらかの公差累積が存在することが起こり得る場合には、ドッキング動作が、オフセット対象に1以上の方向へのわずかなシフト又は移動を生じさせる(たとえばx−y空間での運動を生じさせる)場合がある。いずれにしても、ドッキング動作は、オフセット対象の中心線を位置付けして、それによってエンドエフェクタの中心線(たとえばx−y空間内)と一致させる。そして、オフセット対象の中心線(好ましくはそれと一致する)及び別の面(たとえば上面)との既知の関係を有するオフセット対象の第2の幾何学的特徴が、位置センサによって測定され得る。教示対象及びオフセット対象から収集された測定位置座標情報から、エンドエフェクタの機械位置と、位置センサによって検知された実際の位置との間の位置オフセットが、1以上の座標方向で算出され得る。このことは、X、Y、又はZ方向、X及びYのみ、X及びZのみ、X及びYのみ、及び好ましくは3方向すべての(たとえばX、Y、及びZ)実際のオフセットを算出することを含んでもよい。   In view of the foregoing problems, the present invention provides a calibration method, calibration assistance system, and calibration assistance device for easily calculating the actual (real) position offset between an end effector and a position sensor in a robot system. To do. In a first aspect, a calibration method includes providing a teaching object, an offset tool, and an offset object, which are collectively used to obtain a position offset between an end effector and a position sensor of a robot system. Used. According to this method, the position sensor can detect (measure) the first geometric feature of the teaching target and obtain first position information (for example, X, Y, and Z). The offset tool is engaged (eg, gripped) by the end effector in a known orientation relative to the end effector and moved to the position to be offset. Thereafter, the offset tool is docked to the offset object. Docking may include engaging the docking function of the offset tool with the offset object. For example, one or more surfaces of the offset tool may be docked with one or more surfaces to be offset. One or more docking surfaces may be inclined with respect to a vertical axis (for example, the Z axis). If it is possible that some tolerance accumulation exists in the robot system, the docking motion will cause the offset object to shift or move slightly in one or more directions (eg, causing motion in xy space). There is a case. In any case, the docking operation positions the centerline to be offset, thereby matching the centerline of the end effector (eg, in xy space). A second geometric feature of the offset object having a known relationship with the center line of the offset object (preferably coincident with it) and another surface (eg, the upper surface) can then be measured by the position sensor. From the measured position coordinate information collected from the teaching object and the offset object, a position offset between the machine position of the end effector and the actual position detected by the position sensor can be calculated in one or more coordinate directions. This calculates the actual offset in the X, Y or Z direction, X and Y only, X and Z only, X and Y only, and preferably all 3 directions (eg X, Y and Z). May be included.

別の態様では、較正補助装置が提供される。較正補助装置は、本明細書では「ネスティングツール」と呼ばれ、ベースと、ベース上に据え付けられ、位置センサによって検知されるように適合された第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、ベース上に据え付けられ、第1のドッキング機能を有するオフセットツールと、ベース上にスライド可能に据え付けられ、オフセットツールの第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能を有し、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴をさらに有するオフセット対象とを含む。別の態様では、較正補助アセンブリは、トレイを含んでもよく、その上に上述のネスティングツールが結合される。しかし、ネスティングツールが、ロボット装置の到達範囲内のどこにでも位置付けられてもよいことは明白であろう。さらに、1以上のネスティングツールが使用されてもよい。   In another aspect, a calibration aid is provided. The calibration aid is referred to herein as a “nesting tool” and includes a base and a teaching object having a first geometric feature mounted on the base and adapted to be detected by a position sensor; An offset tool mounted on the base and having a first docking function, and a second docking function slidably mounted on the base and adapted to be engaged by the first docking function of the offset tool And an offset object further comprising a second geometric feature adapted to be detected by the position sensor. In another aspect, the calibration aid assembly may include a tray on which the nesting tool described above is coupled. However, it will be apparent that the nesting tool may be located anywhere within the reach of the robotic device. In addition, one or more nesting tools may be used.

別の態様では、ロボットオフセット較正システムが提供される。オフセット較正システムは、エンドエフェクタと、それに結合された位置センサとを有するロボットコンポーネントと、第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、エンドエフェクタによって係合されるように適合され、第1のドッキング機能を含むオフセットツールと、第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能を有し、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴をさらに有するオフセット対象とを含む。   In another aspect, a robot offset calibration system is provided. The offset calibration system is adapted to be engaged by the end effector with a robot component having an end effector and a position sensor coupled thereto, a teaching object having a first geometric feature, A second geometric feature adapted to be detected by a position sensor having an offset tool including a docking function and a second docking function adapted to be engaged by the first docking function The offset object further includes

本明細書では、本発明これらの及び他の態様及び特徴が、図1A〜7を参照して説明される。   These and other aspects and features of the present invention are described herein with reference to FIGS.

第1の本発明の実施形態では、図1Aに最もよく示されるように、ロボットオフセット較正システム100が説明される。ロボットオフセット較正システム100は、あらゆるロボットシステム、たとえば自動臨床用分析器、遠心分離機、又は他の処理システム(たとえば体液被検物処理システム)で用いられるものの較正を支援するために有用である。ロボットオフセット較正システム100は、各々がそれに結合されたエンドエフェクタ104及び位置センサ106を有するロボットコンポーネント102を含むロボット装置を含む。位置センサ106は、エンドエフェクタ104の一部に、又はロボットコンポーネントの一部に(たとえばロボットアーム、ブーム、又はビームに)直接結合されてもよいが、エンドエフェクタ104と位置センサ106との間の場所は固定される。同様に、エンドエフェクタ104のグリッパ指104A、104Bの下端末端部と、位置センサ106のあらかじめ設定されたあらゆる範囲との間のZ寸法もまた固定される。   In the first embodiment of the present invention, a robot offset calibration system 100 is described, as best shown in FIG. 1A. The robot offset calibration system 100 is useful to assist in the calibration of any robotic system, such as those used in automated clinical analyzers, centrifuges, or other processing systems (eg, body fluid analyte processing systems). The robot offset calibration system 100 includes a robotic device that includes a robot component 102 having an end effector 104 and a position sensor 106 each coupled thereto. The position sensor 106 may be coupled directly to a part of the end effector 104 or to a part of the robot component (eg, to a robot arm, boom, or beam), but between the end effector 104 and the position sensor 106. The place is fixed. Similarly, the Z dimension between the lower end ends of the gripper fingers 104A, 104B of the end effector 104 and any preset range of the position sensor 106 is also fixed.

制御部108は、ロボットコンポーネント102、付属のエンドエフェクタ104及び位置センサ106に対して、1以上の座標方向に、及び好ましくは2以上のあるいは3方向であるが好ましくはX、Y、及びZ寸法空間に動くように命令することができ、ここでYは、図1Aの紙面の中及びその範囲外である。任意の好適なロボットコンポーネント102、たとえばそれに結合されたエンドエフェクタ104を有する可動ロボットアーム、ブーム、又はビームを用いてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットコンポーネント102は、エンドエフェクタ104の三寸法の動きを達成するための1以上のショルダ、エルボ、又はリスト部材を含んでもよい。   The controller 108 is in one or more coordinate directions and preferably in two or more or three directions with respect to the robot component 102, the attached end effector 104 and the position sensor 106, but preferably in X, Y, and Z dimensions. The space can be commanded to move, where Y is in and out of the page of FIG. 1A. Any suitable robot component 102 may be used, such as a mobile robot arm, boom, or beam having an end effector 104 coupled thereto. In some embodiments, the robotic component 102 may include one or more shoulders, elbows, or wrist members for achieving three dimensional movement of the end effector 104.

他の実施形態では、たとえば図2A〜2Cの処理システム200では、ロボットコンポーネント102は、フレーム201に据え付けられることができ、ブーム203に据え付けられたエンドエフェクタ104を備える可動ガントリ機構を有する場合がある。ブーム203は、好適なトラック又はガイド上で(たとえばZ方向に)可動であってもよい。さらに、ブーム203(及びエンドエフェクタ104)は、トラック又はガイドに沿って、1以上のさらなる方向(たとえばX及び/又はY方向)に可動であってもよい。図示された実施形態では、エンドエフェクタ104の運動は、X、Y、及びZ座標方向に提供される。ロボットコンポーネント102を動かすための手段は、任意の好適な従来の動き生成機構、たとえばステッパモータ、サーボモータ、空気圧又は油圧モータ、電気モータ等を含み得る。さらに、チェーン、ガイド、プーリ及びベルト装置、ギア又はウォーム駆動又は他の従来の駆動コンポーネントを含む駆動システムを利用して、ロボットコンポーネント102及び結合されたエンドエフェクタ104の動きを生じさせてもよい。他のタイプのロボット装置を使用してもよい。   In other embodiments, for example, in the processing system 200 of FIGS. 2A-2C, the robotic component 102 may be mounted on the frame 201 and may have a movable gantry mechanism with an end effector 104 mounted on the boom 203. . The boom 203 may be movable (eg, in the Z direction) on a suitable track or guide. Further, the boom 203 (and the end effector 104) may be movable in one or more additional directions (eg, X and / or Y directions) along the track or guide. In the illustrated embodiment, movement of the end effector 104 is provided in the X, Y, and Z coordinate directions. The means for moving the robot component 102 may include any suitable conventional motion generation mechanism, such as a stepper motor, servo motor, pneumatic or hydraulic motor, electric motor, and the like. In addition, a drive system including a chain, guide, pulley and belt device, gear or worm drive or other conventional drive component may be utilized to cause movement of the robot component 102 and the combined end effector 104. Other types of robotic devices may be used.

図示された処理システム200は、内部に設けられた被検物の各種成分を分離させるように適合された自動遠心分離機システムである。特に、遠心分離機205は、Hettich Centrifuges(Beverly,MA)から入手可能であるHettich遠心分離機であってもよく、これは、遠心分離機205(図2A〜2C及び図5A参照)のヨーク207に枢動可能に据え付けられたバケット206に、試料ラック(あるいは「試料カセット」と呼ばれる)を受けるように適合される。明確にするために、遠心分離機205のバケット206及びヨーク207のみが図2B及び図5Aに図示される。処理システム200のトレイ130は、トレイ130上に載置された各々のカセット等の重量を測定するように適合された計量機構209(たとえば重量計)に結合されてもよい。また、ネスティングツール128は、トレイ130上に据え付けられて図示される。他の処理コンポーネントが、フレーム201に取り付けられてもよいが、明確にするために図示しない。図示された例は、自動遠心分離機システムである処理システム200に向けられているが、本発明の方法、較正補助装置、システム、及びネスティングツールは、他のタイプの自動処理システム、さらには自動試験システムに対する有用性を有することが理解されるべきである。   The illustrated processing system 200 is an automatic centrifuge system adapted to separate various components of a test object provided therein. In particular, the centrifuge 205 may be a Hetrich centrifuge available from Hetrich Centrifuges (Beverly, Mass.), Which is the yoke 207 of the centrifuge 205 (see FIGS. 2A-2C and FIG. 5A). Is adapted to receive a sample rack (also referred to as a “sample cassette”) in a bucket 206 pivotally mounted to. For clarity, only the bucket 206 and yoke 207 of the centrifuge 205 are shown in FIGS. 2B and 5A. The tray 130 of the processing system 200 may be coupled to a weighing mechanism 209 (eg, a weigh scale) that is adapted to measure the weight of each cassette or the like mounted on the tray 130. Further, the nesting tool 128 is illustrated as being installed on the tray 130. Other processing components may be attached to the frame 201 but are not shown for clarity. Although the illustrated example is directed to a processing system 200 that is an automatic centrifuge system, the methods, calibration aids, systems, and nesting tools of the present invention are applicable to other types of automatic processing systems, and even automatic It should be understood that it has utility for test systems.

図1Aを再度参照すると、対向するグリッパ指104A、104B(図2Cには1つの指104Aのみが示される)は、好適なエンドエフェクタ駆動装置、たとえばサーボモータ等によって、X−Y平面の任意の好適な方向(たとえばX又はY方向)に沿って開閉するように駆動され得る。たとえば、空気圧又は油圧サーボモータもしくは電気モータを用いてもよい。指104A、104Bの把持動作を生じさせるための任意の好適な機構を用いてもよい。さらに、2本の指が示されているが、本発明は、2本以上の指又はグリッパを有するエンドエフェクタに同じように適用可能である。   Referring again to FIG. 1A, the opposing gripper fingers 104A, 104B (only one finger 104A is shown in FIG. 2C) can be placed on any XY plane by a suitable end effector drive, such as a servomotor. It can be driven to open and close along a suitable direction (eg, X or Y direction). For example, a pneumatic or hydraulic servomotor or electric motor may be used. Any suitable mechanism for causing the gripping action of the fingers 104A, 104B may be used. Further, although two fingers are shown, the present invention is equally applicable to end effectors having two or more fingers or grippers.

図1Aを再度参照すると、ロボットオフセット較正システム100は、教示対象110、オフセットツール114、及びオフセット対象118を含む。教示対象110、オフセットツール114、及びオフセット対象118は、共通のベース126上に据え付けられることができ、ネスティングツール128のコンポーネントを作り上げることができる。ネスティングツール128は、処理システム200上の、ロボットコンポーネント102の到達範囲内の任意の場所に置かれることができ(図2A〜2C)、ロボットオフセット較正システム100のエンドエフェクタ104と位置センサ106との間の位置オフセットの算出(較正)を支援するために用いられることができる。   Referring back to FIG. 1A, the robot offset calibration system 100 includes a teaching object 110, an offset tool 114, and an offset object 118. The teaching object 110, the offset tool 114, and the offset object 118 can be mounted on a common base 126 and can create the components of the nesting tool 128. The nesting tool 128 can be placed anywhere on the processing system 200 within the reach of the robot component 102 (FIGS. 2A-2C) and the end effector 104 and position sensor 106 of the robot offset calibration system 100. It can be used to assist in the calculation (calibration) of the position offset between.

図示された実施形態では、教示対象110は、ネスティングツール128のベース126から上向きに延びる概ね円筒形の柱であり、その上に形成された第1の幾何学的特徴112を含む。教示対象110は、任意の好適な手段、たとえばねじ、ボルト、圧入、接着剤、ろう付け、溶接、又は他の好適な留め付けシステムによって、ベース126に留め付けられてもよい。第1の幾何学的特徴112は、円板、矩形、正方形、又は任意の他の形状の幾何学的特徴であってもよく、位置センサ106によって、少なくとも1方向であるが、好ましくは少なくともX及びY方向に、及び好ましくはX、Y、及びZ方向に配置され得る端を含む。第1の幾何学的特徴112は、実質的にX−Y平面に位置する第1の平面112Aを含んでもよく、その対向する側面に2以上の階段状の端面を含んでもよい。第1の平面112Aは、位置センサ106によって、垂直(Z方向)に検知されるように適合される。第1の平面112Aは、第1の平面112Aとは異なる垂直レベルに(たとえば垂直に下側に)位置する教示対象110の第2の平面112Bから垂直にオフセットされ、水平方向の外形寸法全体がそれとは異なっていてもよく(たとえばより小さい)、これによって垂直方向に階段状の面が提供される。測定された面112A、112B及び端は、精密機械加工されて、ネスティングツール128上のそれらの場所が精密にわかるようにする必要がある。   In the illustrated embodiment, the teaching object 110 is a generally cylindrical column extending upwardly from the base 126 of the nesting tool 128 and includes a first geometric feature 112 formed thereon. The teaching object 110 may be fastened to the base 126 by any suitable means, such as screws, bolts, press fit, adhesive, brazing, welding, or other suitable fastening system. The first geometric feature 112 may be a disc, rectangle, square, or any other geometric feature and is at least in one direction by the position sensor 106, but preferably at least X And ends that can be arranged in the Y direction, and preferably in the X, Y, and Z directions. The first geometric feature 112 may include a first plane 112A located substantially in the XY plane, and may include two or more stepped end faces on opposite sides thereof. The first plane 112A is adapted to be detected vertically (Z direction) by the position sensor 106. The first plane 112A is vertically offset from the second plane 112B of the teaching object 110 located at a different vertical level (eg, vertically downward) than the first plane 112A so that the entire horizontal dimension is It may be different (eg smaller), which provides a stepped surface in the vertical direction. The measured surfaces 112A, 112B and edges need to be precision machined so that their location on the nesting tool 128 is precisely known.

オフセットツール114は、エンドエフェクタ104によって(たとえばグリッパ指104A、104Bによって)係合されるように適合されてもよい。オフセットツール114は、第1のドッキング機能116を含んでもよく、これは、オフセット対象118の第2のドッキング機能120と係合されるように適合される。いくつかの実施形態では、第1のドッキング機能116及び第2のドッキング機能120は、以下によりよく説明される係合面(たとえば1以上の傾斜面)を含んでもよい。オフセットツール114は、第1のドッキング機能116およびシェルフ114Bの場所から垂直にZ方向に延びるパイロット114Aを含んでもよく、これはたとえばX−Y平面方向に横に延びてもよい。シェルフ114Bは、エンドエフェクタ104がオフセットツール114を把持すると、エンドエフェクタ104によって接触されるように適合される。特に、オフセットツール114が把持されると、指104A、104Bがシェルフ114Bの上面と垂直接触して置かれる(図1E参照)。さらに、オフセットツール114は、ベース126に対してオフセットツール114を大まかに位置付けするための位置付け機能114C、たとえば下面にセンタリングパイロットをさらに含む。いくつかの実施形態では、オフセットツール114は、ネスティングツール128のコンプライアントメンバ132上に定置される。これにより、ベース126に対してオフセットツール114を位置付け、それによってオフセットツール114が配置されて、エンドエフェクタ104によって把持されることができる。他のタイプのセンタリング機能を用いてもよい。   The offset tool 114 may be adapted to be engaged by the end effector 104 (eg, by gripper fingers 104A, 104B). The offset tool 114 may include a first docking function 116 that is adapted to be engaged with the second docking function 120 of the offset object 118. In some embodiments, the first docking feature 116 and the second docking feature 120 may include an engagement surface (eg, one or more inclined surfaces) that will be better described below. The offset tool 114 may include a pilot 114A that extends vertically in the Z direction from the location of the first docking feature 116 and shelf 114B, which may extend laterally in the XY plane, for example. The shelf 114B is adapted to be contacted by the end effector 104 when the end effector 104 grips the offset tool 114. In particular, when the offset tool 114 is gripped, the fingers 104A, 104B are placed in vertical contact with the top surface of the shelf 114B (see FIG. 1E). In addition, the offset tool 114 further includes a positioning function 114C for roughly positioning the offset tool 114 relative to the base 126, eg, a centering pilot on the lower surface. In some embodiments, the offset tool 114 is placed on the compliant member 132 of the nesting tool 128. This allows the offset tool 114 to be positioned relative to the base 126 so that the offset tool 114 can be positioned and gripped by the end effector 104. Other types of centering functions may be used.

コンプライアントメンバ132は、任意の好適なばね部材、たとえばらせん又はコイルばね、波型ばね、板ばね、渦巻ばね、皿ばね、空気ばね等であってもよい。コンプライアントメンバ132は、ベース126に対する運動が制限されるように好適に据え付けられ得る。コンプライアントメンバ132を設けることにより、オフセットツール114の把持が容易になると同時に、指104A、104Bの端部がシェルフ114Bに接触したときの負荷スパイクを最小限にすることが可能である。   The compliant member 132 may be any suitable spring member, such as a spiral or coil spring, a wave spring, a leaf spring, a spiral spring, a disc spring, an air spring, and the like. The compliant member 132 may be suitably installed so that movement relative to the base 126 is limited. By providing the compliant member 132, it is possible to easily grasp the offset tool 114, and at the same time, it is possible to minimize a load spike when the ends of the fingers 104A and 104B contact the shelf 114B.

オフセット対象118もまた、ベース126上に据え付けられることができる。オフセット対象118は、位置センサ106によって検知されるように適合及び/又は意図された第2の幾何学的特徴122を含み得る。いくつかの実施形態では、第1及び第2の幾何学的特徴112、122は実質的に類似した機能を含み得る。たとえば、これらは共に、その上に形成されるか又は設けられた実質的に同じ直径の円板を含み得る。さらに、第2の幾何学的特徴122は、教示対象110について上述したような、第1及び第2のオフセット面(たとえば平面)122A、122Bを含み得る。   An offset object 118 can also be mounted on the base 126. The offset object 118 may include a second geometric feature 122 that is adapted and / or intended to be detected by the position sensor 106. In some embodiments, the first and second geometric features 112, 122 may include substantially similar functions. For example, they may both include substantially the same diameter discs formed or provided thereon. Further, the second geometric feature 122 may include first and second offset surfaces (eg, planes) 122A, 122B, as described above for the teaching object 110.

ドッキング機能116、120は、係合面を含む任意の好適な幾何学的特徴であってもよく、これによって、エンドエフェクタ104に対してX、Y、又はX及びY方向への、オフセット対象118のセンタリングが可能になる。図示された実施形態では、第1のドッキング機能116は、オフセットツール114の下側に形成された円錐(傾斜)面を含む。しかし、傾斜面は、複合的な傾斜面であってもよい(図4C参照)。たとえば、第1のドッキング機能116は、異なる円錐角に向けられた複数の交差する円錐面、又は弓状(曲)面を含んでもよい。オフセット対象118の第2のドッキング機能120もまた傾斜面を含むことができ、これは第1のドッキング機能116の係合面と接合するように適合される。たとえば、第2のドッキング機能120は、オフセット対象118の上部に形成され得る。   The docking feature 116, 120 may be any suitable geometric feature, including an engagement surface, whereby an offset object 118 in the X, Y, or X and Y directions relative to the end effector 104. Centering becomes possible. In the illustrated embodiment, the first docking feature 116 includes a conical (tilted) surface formed on the underside of the offset tool 114. However, the inclined surface may be a complex inclined surface (see FIG. 4C). For example, the first docking feature 116 may include a plurality of intersecting conical surfaces or arcuate (curved) surfaces that are oriented at different cone angles. The second docking feature 120 of the offset object 118 can also include an inclined surface, which is adapted to join the engagement surface of the first docking feature 116. For example, the second docking function 120 can be formed on top of the offset object 118.

図1A及び1Fに図示された実施形態では、第2のドッキング機能120は、曲面(たとえば球面)を含み、第2の幾何学的特徴122(たとえば円板)に対して精密にセンタリングされた傾斜面を含む。第1のドッキング機能116に接触する球面の部分は、垂直軸(Z軸)に対して傾斜している。しかし、円錐面又は他の傾斜又は湾曲した面形状が、第2のドッキング機能120として使用されてもよい。任意には、図1H〜1Jに示されるように、図1A及び1Fのオフセットツール114のドッキング機能116、120及びオフセット対象118が、それぞれ反転され得る。たとえば、図1H〜1Jに示されるように、延長(凸型)機能116Aがオフセットツール114A上に設けられてもよく、受け入れ(凹型)機能120Aがオフセット対象118A上に設けられてもよい。接合する凸型及び凹型部材の任意の組み合わせを、第1及び第2のドッキング機能116A、120Aとして使用してもよい。いくつかの実施形態では、ドッキング機能の1つのみが傾斜面を含んでもよく(図1J参照)、しかし両方が傾斜面を含むことが好ましい。ドッキング機能116A、120Aは両方とも、図1Iに示されるような円錐面を含んでもよいが、そのような機能を整合することは、後にシフト誤差を発生させる場合がある。したがって、そのような整合された機能は、比較的低いレベルの精度が許容されてもよい場合にのみ使用すべきである。オフセット対象118のX及び/又はY座標方向へのセンタリングを可能にする任意の好適な形状寸法を用いてもよい。しかし、図1Hに示されるような、一方の部材に球面及び他方に円錐面を含むドッキング機能116A、120A(又は図1Hに示される116、120)を含む構成は、優れた場所精度を提供する。   In the embodiment illustrated in FIGS. 1A and 1F, the second docking feature 120 includes a curved surface (eg, a spherical surface) and is tilted precisely centered with respect to the second geometric feature 122 (eg, a disc). Including face. The portion of the spherical surface that contacts the first docking function 116 is inclined with respect to the vertical axis (Z axis). However, a conical surface or other inclined or curved surface shape may be used as the second docking function 120. Optionally, as shown in FIGS. 1H-1J, the docking features 116, 120 and offset object 118 of the offset tool 114 of FIGS. 1A and 1F may be inverted, respectively. For example, as shown in FIGS. 1H-1J, an extension (convex) function 116A may be provided on the offset tool 114A, and a receiving (concave) function 120A may be provided on the offset object 118A. Any combination of convex and concave members to be joined may be used as the first and second docking functions 116A, 120A. In some embodiments, only one of the docking features may include a ramp (see FIG. 1J), but preferably both include ramps. Both docking functions 116A, 120A may include a conical surface as shown in FIG. 1I, but matching such functions may later cause shift errors. Therefore, such a matched function should be used only if a relatively low level of accuracy may be tolerated. Any suitable geometry that allows centering of the offset object 118 in the X and / or Y coordinate directions may be used. However, configurations including docking features 116A, 120A (or 116, 120 shown in FIG. 1H) that include a spherical surface on one member and a conical surface on the other, as shown in FIG. 1H, provide excellent location accuracy. .

オフセット対象118は、平滑で平らな下面118Cを含んでもよく、これはベース126の平滑な平面と係合する。図1Fに示されるようなドッキング動作は、エンドエフェクタ104が、X、Y空間内のオフセット対象118の所定の第2の名目上の場所に配置されると、オフセット対象の中心線118Dを、エンドエフェクタ104の中心線104Cと合わせる(動かす)。   The offset object 118 may include a smooth, flat lower surface 118C that engages a smooth plane of the base 126. If the end effector 104 is placed at a predetermined second nominal location of the offset object 118 in the X, Y space, the docking operation as shown in FIG. Match (move) the center line 104C of the effector 104.

図1A〜1Fに図示された実施形態では、位置センサ106はレーザレンジングセンサであり、これは目標に向かって複数の交差するレーザビーム106Aを発するように適合される(明確にするために、1つのビームのみが示される)。図示された実施形態では、位置センサ106は、把持される対象物(たとえばカセット、被検物容器又はバイアル、試験管、キュベット、ツール等)の位置、又は対象物が配置される場所における機能(たとえばホール、スロット、パイロット、ピン、刃先等)の位置を検知するように動作可能であってもよい。位置センサ106は、1以上の座標方向における位置を算出するように適合された任意の好適な位置センサであってもよいが、レーザレンジングセンサが好ましい。Banner Engineering(Minneapolis,Minnesota)より入手可能なクラス2の赤色レーザレンジングセンサが効果的であることが分かった。測定を所望する座標寸法の数に依存して、他のタイプのレーザセンサを用いてもよい。他のタイプの位置センサ(たとえば接触型)も同様に用いてもよい。   In the embodiment illustrated in FIGS. 1A-1F, the position sensor 106 is a laser ranging sensor, which is adapted to emit a plurality of intersecting laser beams 106A toward the target (for clarity, 1 Only one beam is shown). In the illustrated embodiment, the position sensor 106 is a function of the position of the object to be grasped (eg, cassette, specimen container or vial, test tube, cuvette, tool, etc.) or where the object is located ( For example, it may be operable to detect the position of holes, slots, pilots, pins, cutting edges, etc. The position sensor 106 may be any suitable position sensor adapted to calculate a position in one or more coordinate directions, but is preferably a laser ranging sensor. A class 2 red laser ranging sensor available from Banner Engineering (Minneapolis, Minnesota) has been found effective. Other types of laser sensors may be used depending on the number of coordinate dimensions desired to be measured. Other types of position sensors (eg contact type) may be used as well.

本較正補助システム及び方法では、位置センサ106は、第1の幾何学的特徴112を検知するように適合される。たとえば、図1Aに示されるように、位置センサ106は、(X0、Y0、Z0)の名目上の静止位置から、教示対象110上の既知の名目位置に動かされることができる。教示対象110は、較正プロセスの一部として、X、Y、Z空間内の名目上既知の位置に設けられてもよく、それによって制御部108は、空間内のその名目上の場所への位置センサ106の運動を命令することができる。たとえば、教示対象110は、ロボットコンポーネント102の到達範囲(作業範囲)内の任意の既知の位置に設けられてもよい。いくつかの実施形態では、ネスティングツール128は、予め定義された場所及びX、Y、Z空間内の方向に操作者が手動で、あるいはエンドエフェクタ104でネスティングツール128を把持して、処理システム200の一部上の位置決めエレメント(たとえばピン)上に配置することによって配置されてもよい。   In the present calibration aid system and method, the position sensor 106 is adapted to sense the first geometric feature 112. For example, as shown in FIG. 1A, the position sensor 106 can be moved from a nominal rest position of (X0, Y0, Z0) to a known nominal position on the teaching object 110. The teaching object 110 may be provided at a nominally known position in the X, Y, Z space as part of the calibration process so that the controller 108 can be positioned at that nominal location in the space. The movement of the sensor 106 can be commanded. For example, the teaching object 110 may be provided at any known position within the reachable range (working range) of the robot component 102. In some embodiments, the nesting tool 128 may be handled by the operator in a predefined location and direction in X, Y, Z space manually by the operator or by gripping the nesting tool 128 with the end effector 104. May be placed by positioning on a positioning element (eg, pin) on a portion of.

いくつかの実施形態では、図3に最もよく示されるように、教示対象110は、ネスティングツール128のベース126に結合されてもよく、そしてこれは、処理システム200のトレイ130に結合されてもよい。トレイ130は、処理システム200のフレーム201から取り外し可能であってもよい。教示対象110のおおよその名目位置は既知であるが、これは、教示対象110がネスティングツール128に対して固定された位置及び方向に設けられており、ネスティングツール128のベース126が、ロボットコンポーネント102の到達範囲内のフレーム201上に設けられたトレイ130の上の名目上の既知の位置に設けられているためである。たとえば、図1A及び図3に示されるように、ベース126は、トレイ130上に、又はネスティングツール128上に形成された1以上のパッド130A(好ましくは3つのパッド)上に載置されてもよい。トレイ130から延びる2以上のトレイ突出部130B(たとえば先細ピン)が、同じように先細の穴、又は穴及びスロット(図1Aに点線で示される)と結合されて、トレイ130に対するネスティングツール128の明確な位置付けをさらに支援することができる。任意には、ピンは、ネスティングツール128上に形成されてもよく、トレイ130に形成された穴(又は穴及びスロット)に受け入れられてもよい。このように、ネスティングツール128は可動であるように構成されるが、ロボットコンポーネント102及びエンドエフェクタ104の到達範囲内の1以上の望ましい場所に精密に配置されることができることが明白であろう。被検物容器を含む複数の試料ラック(図示せず)が、処理のためにトレイ130上に受け取られてもよい。   In some embodiments, as best shown in FIG. 3, the teaching object 110 may be coupled to the base 126 of the nesting tool 128, which may be coupled to the tray 130 of the processing system 200. Good. The tray 130 may be removable from the frame 201 of the processing system 200. The approximate nominal position of the teaching object 110 is known, which is provided in a position and orientation in which the teaching object 110 is fixed relative to the nesting tool 128, and the base 126 of the nesting tool 128 is connected to the robot component 102. This is because it is provided at a nominally known position on the tray 130 provided on the frame 201 within the reachable range. For example, as shown in FIGS. 1A and 3, the base 126 may rest on one or more pads 130A (preferably three pads) formed on a tray 130 or on a nesting tool 128. Good. Two or more tray protrusions 130B (eg, tapered pins) extending from the tray 130 are similarly coupled with tapered holes, or holes and slots (shown in dotted lines in FIG. 1A) to allow the nesting tool 128 for the tray 130 to be A clear positioning can be further supported. Optionally, the pins may be formed on the nesting tool 128 and received in holes (or holes and slots) formed in the tray 130. Thus, although the nesting tool 128 is configured to be movable, it will be apparent that it can be precisely positioned at one or more desired locations within the reach of the robot component 102 and end effector 104. A plurality of sample racks (not shown) containing the specimen containers may be received on the tray 130 for processing.

共通のベース426上に据え付けられた教示対象410、オフセットツール414、及びオフセット対象418を含むネスティングツール428の別の実施形態が、図4A〜4Cに示される。図示されるように、ベース426は、互いに対しておおよそ鉛直に配設された第1の枝部及び第2の枝部を含む、概ねL字型の構成を含み、それによって、上述のトレイ130のパッド130Aが3か所(点線で示される)でベース426に接触し、これにより安定性を提供する。穴431A及びスロット431B(ほんのわずかに延ばされて図示される)は、ベース426の下側に形成されてもよく、トレイ130のピン130Bを受けてその上に配置されるように適合される(図3参照)。教示対象410のねじ部(図示せず)は、ベース426に設けられたねじ穴433の中に受け入れられ得る。教示対象410、オフセットツール414、オフセット対象418、及びベース426は、各々好適な剛体材料、たとえばステンレス工具鋼等から製造され得る。図4Cは、ネスティングツール428を、オフセットツール414及びオフセット対象418とともに断面で示して図示する。図に見られるように、オフセットツール414は、コンプライアントメンバ432(たとえばコイルばね)上に置かれてもよく、コンプライアントメンバ432は、ばね押さえ434によってベース426に対して押さえられることができる。図4Cに示されるように、オフセット対象418の部分435(たとえば中央下側部)をわずかにくぼませることができ、このためくぼみ427に接触しない。したがって、ベース426のくぼみ427内でオフセット対象418をスライドさせるための摩擦力を最小限にすることができる。   Another embodiment of a nesting tool 428 including a teaching object 410, an offset tool 414, and an offset object 418 installed on a common base 426 is shown in FIGS. As shown, the base 426 includes a generally L-shaped configuration that includes a first branch and a second branch disposed approximately perpendicular to each other, thereby providing the tray 130 described above. The pad 130A contacts the base 426 at three locations (indicated by dotted lines), thereby providing stability. Holes 431A and slots 431B (shown with only a slight extension) may be formed on the underside of base 426 and are adapted to receive and place pins 130B on tray 130 thereon. (See FIG. 3). A threaded portion (not shown) of the teaching object 410 can be received in a screw hole 433 provided in the base 426. The teaching object 410, the offset tool 414, the offset object 418, and the base 426 can each be manufactured from a suitable rigid material, such as stainless tool steel or the like. FIG. 4C illustrates the nesting tool 428 shown in cross section with the offset tool 414 and the offset object 418. As can be seen in the figure, the offset tool 414 may be placed on a compliant member 432 (eg, a coil spring), and the compliant member 432 can be pressed against the base 426 by a spring retainer 434. As shown in FIG. 4C, a portion 435 (eg, the central lower side) of the offset object 418 can be slightly recessed, so that it does not contact the recess 427. Accordingly, the frictional force for sliding the offset object 418 within the recess 427 of the base 426 can be minimized.

図5A〜5Cは、遠心分離機205のバケット206内に据え付け可能である教示対象510を含む教示対象アセンブリ500を図示する。バケット206は、ヨーク207上での枢動運動のために、枢動可能に据え付けられる。被検物容器(図示せず)を収容している試料ラックがバケット206に受け入れられて、遠心分離機205が動作速度までスピン(回転)すると、バケット206は、遠心力によって外向きに投げ出され、それぞれの据え付け枢動軸508(バケット据え付け場所2、3及び4について示されている)を中心として枢動する。いったんロボットオフセットが、本明細書で述べられた方法を用いて正しく較正されると、教示対象510を使用して、バケット206をエンドエフェクタ104に対して精密に配置することができ、それによってバケット206への試料ラックの移送が、比較的正確に実行されることができる。教示対象510は、ロボットコンポーネント102の到達範囲内の別の場所で、たとえば別のバケット206(1つのバケットのみ示される)又は別の場所で、位置センサ106によって検知されることができる。   5A-5C illustrate a taught subject assembly 500 that includes a taught subject 510 that can be installed in a bucket 206 of a centrifuge 205. Bucket 206 is pivotally mounted for pivotal movement on yoke 207. When a sample rack containing a specimen container (not shown) is received by the bucket 206 and the centrifuge 205 spins (rotates) to the operating speed, the bucket 206 is thrown outward by centrifugal force. Pivot about each mounting pivot axis 508 (shown for bucket mounting locations 2, 3 and 4). Once the robot offset has been correctly calibrated using the methods described herein, the teaching object 510 can be used to precisely position the bucket 206 relative to the end effector 104, whereby the bucket Transfer of the sample rack to 206 can be performed relatively accurately. The teaching object 510 can be detected by the position sensor 106 at another location within the reach of the robot component 102, for example at another bucket 206 (only one bucket is shown) or at another location.

教示対象アセンブリ500の上面図及び底面図が、それぞれ図5B及び5Cに示される。教示対象アセンブリ500は、それに据え付けられた教示対象510を有する位置決めベース514を有していてもよい。据え付けは、好適な留め付け手段(たとえばねじ)によってもよい。位置決めベース514は、バケット206の精密に形成された部分に接触するように適合された位置決め点515A〜515Cを含んでもよく、それによって、位置決めベース514は、バケット206の底部に精密に位置付けられる(図5D参照)。いったん位置付けられると、制御部108(図1A)はロボットコンポーネント102を動かして、教示対象510の名目上の場所に位置センサ106を位置付けることができる。図5Dに示されるように、その後ルーチンが実行されて、幾何学的特徴512を教示対象510上に配置する。ルーチンは、以下の通りであってもよい。
− バケット206上で開始
− 位置センサ106(たとえばレーザレンジングセンサ)が、Z1でオンになるまで下に移動(センサの遠い範囲で)
− Z1読み取り値を記録
− レーザがオフになるまで1mm下に移動(センサの近い範囲で)
− 位置センサ106がオンになり、第1の垂直端Xs、Ysを見出すまで+X方向に移動
− レーザがオンになるまで、−X(レーザOFF)及び+Yに2mm移動
− X1−2、Ycで第1の水平端を見出す
− +Y〜2Yc−Ys(レーザOFF)及び−X〜Xsに移動+
− 第2のZをZ2で見出す
− 1mm下に移動してレーザをOFFにする
− レーザがオンになるまで+Xに移動
− 第2の垂直端X2、2Yc−Ysを見出す
− Xc=(X1+X2)/2及びZc=(Z1+Z2)/2
− 教示対象コーナが見出される:Xc、Yc、Zc
A top view and bottom view of the taught assembly 500 are shown in FIGS. 5B and 5C, respectively. The teaching object assembly 500 may have a positioning base 514 having a teaching object 510 mounted thereon. Installation may be by suitable fastening means (eg screws). The positioning base 514 may include positioning points 515A-515C adapted to contact a precisely formed portion of the bucket 206 so that the positioning base 514 is precisely positioned at the bottom of the bucket 206 ( See FIG. 5D). Once positioned, the controller 108 (FIG. 1A) can move the robot component 102 to position the position sensor 106 at a nominal location of the teaching object 510. As shown in FIG. 5D, a routine is then executed to place the geometric feature 512 on the teaching object 510. The routine may be as follows.
-Start on bucket 206-Position sensor 106 (eg laser ranging sensor) moves down (in the far field of the sensor) until turned on at Z1
-Record Z1 readings-Move down 1 mm until the laser is off (close to the sensor)
-Moves in the + X direction until the position sensor 106 is turned on and finds the first vertical ends Xs, Ys-Moves 2 mm in -X (laser OFF) and + Y until the laser is turned on-With X1-2, Yc Find first horizontal edge-move to + Y-2Yc-Ys (laser OFF) and -X-Xs +
-Find the second Z at Z2-Move down 1 mm to turn off the laser-Move to + X until the laser turns on-Find the second vertical end X2, 2Yc-Ys-Xc = (X1 + X2) / 2 and Zc = (Z1 + Z2) / 2
-The target corner is found: Xc, Yc, Zc

上記の方法を用いて、幾何学的特徴512のX、Y、Z空間での正確な位置を見出し得る。したがって、バケット206の幾何学的特徴の場所が、精密に算出され得る。教示対象アセンブリ500上で、又は位置センサ106の到達範囲内の処理システム200の任意の他のコンポーネント上で、1以上のさらなる教示対象(たとえば教示対象110)を用いて、そのコンポーネントの精密な配置を支援してもよいことが理解されよう。   Using the above method, the exact location of the geometric feature 512 in X, Y, Z space can be found. Accordingly, the location of the geometric features of the bucket 206 can be accurately calculated. Using one or more additional teaching objects (eg, teaching object 110) on the teaching object assembly 500 or any other component of the processing system 200 within the reach of the position sensor 106, the precise placement of that component It will be appreciated that you may be able to help.

ここで、本発明の例の方法の実施形態を、図1A〜1Gを参照して説明する。本方法によれば、図1Aに示されるように、位置センサ106は、−Z方向に引き下げられて、第1の幾何学的特徴112のZ方向における第1の面112Aの位置を検知する。レーザレンジングセンサが位置センサ106として用いられた場合、レーザレンジングセンサは、位置センサ106と第1の面112Aとの間の距離が、所定値(広域値)以下である場合、信号ライン106Bに出力信号を提供し得る。したがって、レーザレンジングセンサが、第1の幾何学的特徴112の第1の面112Aのほぼ中心に向かって、−Z方向に動かされるときに、所定の距離が予め設定されたレーザレンジングセンサの遠端域に達すると、ライン106Bに信号が提供される。制御部108に格納されたメモリは、そこで信号ライン106Bの信号が受信されると、Z位置座標を記録し得る。その後、位置センサ106は、レーザレンジングセンサがオフにされるまで(レーザのプリセット域の末端付近で)−Z方向にさらに動かされる。   An example method embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS. According to the method, as shown in FIG. 1A, the position sensor 106 is pulled down in the −Z direction to detect the position of the first surface 112A in the Z direction of the first geometric feature 112. When the laser ranging sensor is used as the position sensor 106, the laser ranging sensor outputs the signal line 106B when the distance between the position sensor 106 and the first surface 112A is equal to or less than a predetermined value (wide area value). A signal may be provided. Accordingly, when the laser ranging sensor is moved in the −Z direction toward approximately the center of the first surface 112A of the first geometric feature 112, the predetermined distance is the distance of the preset laser ranging sensor. When the end zone is reached, a signal is provided on line 106B. The memory stored in the control unit 108 can record the Z position coordinates when the signal on the signal line 106B is received there. The position sensor 106 is then moved further in the −Z direction until the laser ranging sensor is turned off (near the end of the laser preset area).

ここで、図1B及び1Dに示されるように、制御部108は、第1の側の第1の幾何学的特徴112の第1の階段状端が見出されるまで、ロボットコンポーネント102と、結合された位置センサ106とを、パス106Xに沿って−X方向に動かすことができる。第1の階段状端を見出すことは、信号ライン106Bの信号が再度現れるときに行われ、これは第2の面112Bまでの距離(d1)がここで、ビーム106Aが第1の面112Aの端を離れて、階段状端の場所にある教示対象110の第2の面112Bの上に投射される場合に、再度レーザレンジングセンサの範囲内にあるためである。同様に、制御部108は、図1C及び1Dに示されるように、第1の幾何学的特徴112の第1の面112Aの他方の側に第2の階段状端が見出されるまで、ロボットコンポーネント102と、結合された位置センサ106とをパス106Xに沿って+X方向に動かす。第2の階段状端を見出すことは、信号が再度現れると行われるが、これは、距離(d2)がレーザレンジセンサのプリセット域内であるためである。各々のこれらの階段状端の場所読み取り値は、制御部108のメモリに記録され得る。X方向の第1の幾何学的特徴112の中心位置は、制御部108のメモリに記録された第1及び第2の階段状端Xの読み取り値間の差の半分を減じることによって算出され得る。このことは、いったん第1の算出がなされると、さらなる高精度のために再度繰り返されてもよい。   Here, as shown in FIGS. 1B and 1D, the controller 108 is coupled with the robot component 102 until the first stepped end of the first geometric feature 112 on the first side is found. The position sensor 106 can be moved in the −X direction along the path 106X. Finding the first stepped edge occurs when the signal on signal line 106B reappears, which is the distance (d1) to second surface 112B, where beam 106A is on first surface 112A. This is because when it is projected off the edge and onto the second surface 112B of the teaching object 110 at the position of the stepped edge, it is again within the range of the laser ranging sensor. Similarly, the control unit 108 controls the robot component until a second stepped end is found on the other side of the first surface 112A of the first geometric feature 112, as shown in FIGS. 1C and 1D. 102 and the coupled position sensor 106 are moved in the + X direction along path 106X. Finding the second stepped edge is done when the signal reappears because the distance (d2) is within the preset range of the laser range sensor. The location reading of each of these stepped edges can be recorded in the memory of the control unit 108. The center position of the first geometric feature 112 in the X direction can be calculated by subtracting half of the difference between the readings of the first and second stepped edges X recorded in the memory of the control unit 108. . This may be repeated once again for higher accuracy once the first calculation is made.

パス106Yに沿って、+Y及び−Y方向に第1の面112Aの階段状端を配置し、+Y及び−Y座標をメモリに記録し、+Y及び−Y座標測定値間の差異の半分を減算して、Y方向における教示対象110の中心の場所を得ることによって、Y方向での同様の算出がなされてもよい。これらの読み取り値は、制御部108のメモリに記録されてもよい。いったん既知になると、向上した精度のために、Yの算出が再度測定されてもよい。したがって、教示対象110の中心線のX、Y寸法に加えて、第1の面112AのZ方向における場所が正しく算出され得る。   Place stepped edges of the first surface 112A along the path 106Y in the + Y and -Y directions, record the + Y and -Y coordinates in memory, and subtract half of the difference between the + Y and -Y coordinate measurements. Then, the same calculation in the Y direction may be performed by obtaining the center location of the teaching object 110 in the Y direction. These reading values may be recorded in the memory of the control unit 108. Once known, the calculation of Y may be measured again for improved accuracy. Therefore, in addition to the X and Y dimensions of the center line of the teaching object 110, the location in the Z direction of the first surface 112A can be correctly calculated.

ここで図1Eを参照すると、エンドエフェクタ104は、制御部108からのコマンドを介して動かされることができ、それによってエンドエフェクタ104の中心線104Cが動かされて、コンプライアントメンバ132上に定置されたオフセットツール114の名目上分かっている位置の上におおまかに位置付けられるようにされる。そして、エンドエフェクタ104は、指104A、104Bの端がオフセットツール114の上面(シェルフ)114Bに接触するまで、開状態に引き下げられる。エンドエフェクタ104は、さらに引き下げられて、アクセスのためにオフセットツール114が載置されて定置されるコンプライアントメンバ132をわずかに圧縮する。ここで、図1Eに示されるように、グリッパ指104A、104Bは、互いに向かって内側に動かされ、パイロット114Aによってオフセットツール114を把持することができる。この動作では、オフセットツール114は、中心線104Cに対して精密に位置付けられ、エンドエフェクタ104の指104A、104Bの先は、第1のドッキング機能116に対して精密に配置される。   Referring now to FIG. 1E, the end effector 104 can be moved via commands from the controller 108, thereby moving the center line 104 C of the end effector 104 and placing it on the compliant member 132. The offset tool 114 is positioned roughly above the nominally known position. Then, the end effector 104 is pulled down until the ends of the fingers 104A and 104B come into contact with the upper surface (shelf) 114B of the offset tool 114. The end effector 104 is further lowered to slightly compress the compliant member 132 on which the offset tool 114 is placed and placed for access. Here, as shown in FIG. 1E, the gripper fingers 104A, 104B can be moved inward toward each other to grip the offset tool 114 by the pilot 114A. In this operation, the offset tool 114 is precisely positioned with respect to the center line 104C, and the tips of the fingers 104A, 104B of the end effector 104 are precisely positioned with respect to the first docking function 116.

図1Fに示されるように、ここでオフセットツール114は、制御部108からのコマンドを介して、エンドエフェクタ104によって、オフセット対象118の名目上分かっている位置まで動かされる。オフセット対象118は、ネスティングツール128のベース126に形成された円筒形のくぼみ127内でX−Y方向におおよそ配置されてセンタリングされる。エンドエフェクタ104を−Z方向に動かすことを介してドッキングが実施されると、ドッキング機能116、120の相互作用により、スライド可能なオフセット対象118が、くぼみ127の面に沿って、X及び/又はY方向にスライド及びシフトし、くぼみ127内の新規の場所に再配置される。そして、オフセットツール114は、オフセット対象118の場所を妨害しないように+Z方向に沿って注意深く取り除かれることができ、コンプライアントメンバ132上の定置位置に戻ることができる(図1E参照)。   As shown in FIG. 1F, the offset tool 114 is now moved by the end effector 104 to a nominally known position of the offset object 118 via a command from the controller 108. The offset object 118 is approximately arranged and centered in the XY direction within a cylindrical recess 127 formed in the base 126 of the nesting tool 128. When docking is performed via moving the end effector 104 in the −Z direction, the interaction of the docking functions 116, 120 causes the slidable offset object 118 to move along the plane of the recess 127 X and / or Slide and shift in the Y direction and reposition to a new location in the recess 127. The offset tool 114 can then be carefully removed along the + Z direction so as not to interfere with the location of the offset object 118 and can return to a stationary position on the compliant member 132 (see FIG. 1E).

次に、図1Gに示されるように、制御部108により、ロボットコンポーネント102は、X−Y空間のオフセット対象118の名目上の位置に位置センサ106を動かす。教示対象110と同様に、上面(第1のオフセット面)122AのZ方向におけるZ位置は、レーザレンジセンサの範囲の最遠端に到達するまで位置センサ106を引き下げることによって算出され得る。このZ読み取り値は、制御部108内のメモリに記録され得る。そして、ルーチンは、教示対象110の第1の幾何学的特徴112について上述したものと同じ方法で、第2の幾何学的特徴122のX及びY方向におけるそれぞれの階段状端をサーチする。唯一の差異は、第2のドッキング機能120が第2の幾何学的特徴122の上部に含まれているため、第1のオフセット面122Aについては、サーチを第2の幾何学的特徴122の中心からオフセットされた位置で開始しなければならないことである。このことから、オフセット対象118のX及びY中心座標は、+X及び−X読み取り値と、+Y及び−Y読み取り値との間のそれぞれの差異に基づいて容易に算出し得る。これらのX及びY中心値は、メモリに記憶されてもよい。   Next, as shown in FIG. 1G, the robot component 102 moves the position sensor 106 to a nominal position of the offset target 118 in the XY space by the control unit 108. Similar to the teaching object 110, the Z position in the Z direction of the upper surface (first offset surface) 122A can be calculated by lowering the position sensor 106 until reaching the farthest end of the range of the laser range sensor. This Z reading value can be recorded in a memory in the control unit 108. The routine then searches each stepped edge in the X and Y directions of the second geometric feature 122 in the same manner as described above for the first geometric feature 112 of the teaching object 110. The only difference is that the second docking feature 120 is included on top of the second geometric feature 122, so for the first offset surface 122A, the search is centered on the second geometric feature 122. It must start at a position offset from. From this, the X and Y center coordinates of the offset object 118 can be easily calculated based on the respective differences between the + X and −X readings and the + Y and −Y readings. These X and Y center values may be stored in a memory.

教示対象110について取得されて記憶された読み取り値、及びオフセット対象118について取得されて記憶された読み取り値に基づいて算出されたこれらのX、Y、及びZの値から、1以上の座標方向(X、Y、及び/又はZ)の正確な位置オフセットが算出され得る。特に、エンドエフェクタの中心線104Cと、X及びY方向における位置センサ106のビーム106Aとの間の位置オフセットが算出され得る。同様に、指104A、104Bの先と、位置センサ106によって測定されたZプリセット域との間の位置オフセットが算出され得る。そのようにして、ロボットコンポーネント102の内部位置付けは、(0、0、0)でゼロにされてオフセットを反映させることができ、それによってエンドエフェクタ104の位置付けが、ロボットコンポーネント102の到達範囲内で適正となるようにされる。   One or more coordinate directions (from one of these X, Y, and Z values calculated based on the reading acquired and stored for the teaching object 110 and the reading acquired and stored for the offset object 118 ( The exact position offset of X, Y, and / or Z) can be calculated. In particular, a position offset between the end effector centerline 104C and the beam 106A of the position sensor 106 in the X and Y directions may be calculated. Similarly, a position offset between the tips of the fingers 104A, 104B and the Z preset area measured by the position sensor 106 can be calculated. As such, the internal positioning of the robot component 102 can be zeroed at (0, 0, 0) to reflect the offset so that the positioning of the end effector 104 is within the reach of the robot component 102. To be appropriate.

図3を再度参照すると、ネスティングツール128は、トレイ130上の任意の所望の位置に位置付けられて、オフセット位置情報を得ることができる。たとえば、ネスティングツール128は、トレイ130上のロボット装置のゼロ位置から最も離れた距離に位置付けられて示される。いったんオフセット情報が得られると、同じネスティングツール128は、トレイ130上の、又は位置情報を得ることが望ましい別のシステムコンポーネント上の別の場所に再配置されることができる。そして、いくつかの実施形態では、他のシステムコンポーネントの正確な場所に関する位置情報を算出するためのシステムで、複数のネスティングツールを使用してもよいことが理解されるべきである。たとえば、図6は、複数のネスティングツール128の、トレイ130上のさまざまな場所上への配置を図示する。   Referring back to FIG. 3, the nesting tool 128 can be positioned at any desired position on the tray 130 to obtain offset position information. For example, the nesting tool 128 is shown positioned at the furthest distance from the zero position of the robotic device on the tray 130. Once the offset information is obtained, the same nesting tool 128 can be relocated to another location on the tray 130 or on another system component where it is desirable to obtain position information. And it should be understood that in some embodiments, multiple nesting tools may be used in a system for calculating location information regarding the exact location of other system components. For example, FIG. 6 illustrates the placement of multiple nesting tools 128 on various locations on the tray 130.

図6に示されるように、流入/流出領域640にさらなるネスティングツール128Aが置かれてもよく、ここでカセット及び/又は被検物容器、バイアル、試験管等に台が付けられ得る。任意には、流入/流出領域640は単に、エンドエフェクタ104によってアクセスされるネスティングツール128Aの収納場所であってもよい。たとえば、エンドエフェクタの指104A、104Bは、教示対象110のポストを把持して、1以上のネスティングツール128Aを、ロボットコンポーネント102の到達範囲内にある処理システム200内の任意の場所に移送させてもよい。さらなる教示対象610が、X、Y、及び/又はZ空間内の位置が望ましい各種の他のシステムコンポーネントに設けられてもよい。たとえば、教示対象610は、フィーダ615内に設けられてもよい。フィーダ615は、回転可能なマガジンを有するツールフィーダであってもよく、ここで必要に応じて各種のツールがエンドエフェクタ104によってアクセスされ得る。任意には、フィーダ615は、処理システム内部に被検物を供給するように機能し得る。ネスティングツール128の教示対象110のものとは異なる構成を有する教示対象610を使用してもよい。たとえば、教示対象610Bを用いて、先に説明されたような遠心分離機装置205のヨーク207に据え付けられたバケット206の場所を較正してもよい(ヨーク207、バケット206、及び教示対象610Bのみ図示される)。教示対象610Bは、バケット206の上に引き上げられて示されているが、場所の較正の間は、バケット206の底部に受け入れられる。   As shown in FIG. 6, additional nesting tools 128A may be placed in the inflow / outflow region 640, where cassettes and / or specimen containers, vials, test tubes, etc. may be pedestaled. Optionally, the inflow / outflow region 640 may simply be a storage location for the nesting tool 128A accessed by the end effector 104. For example, the end effector fingers 104A, 104B grasp the post of the teaching object 110 and move one or more nesting tools 128A to any location within the processing system 200 within the reach of the robot component 102. Also good. Additional teaching objects 610 may be provided for various other system components where position in X, Y, and / or Z space is desired. For example, the teaching object 610 may be provided in the feeder 615. The feeder 615 may be a tool feeder having a rotatable magazine, where various tools may be accessed by the end effector 104 as needed. Optionally, the feeder 615 can function to supply a specimen within the processing system. A teaching object 610 having a configuration different from that of the teaching object 110 of the nesting tool 128 may be used. For example, the teaching object 610B may be used to calibrate the location of the bucket 206 installed on the yoke 207 of the centrifuge device 205 as previously described (only the yoke 207, the bucket 206, and the teaching object 610B). Shown). The teaching object 610B is shown raised above the bucket 206, but is received at the bottom of the bucket 206 during location calibration.

ここで本発明の、ロボットオフセット較正システム100のエンドエフェクタ104と位置センサ106との間にオフセットを設ける方法の動作を、図7を参照してより詳細に説明する。方法700は、702において、エンドエフェクタとそれに結合された位置センサとを有するロボットコンポーネントを設けることと、704において、エンドエフェクタ(たとえば104)によって到達可能な作業範囲に教示対象(たとえば110)を設けることとを含み、教示対象は第1の幾何学的特徴(たとえば112)を有する。方法700は、706において、エンドエフェクタによって到達可能なオフセット対象(たとえば118)を設けることであって、オフセット対象が第2の幾何学的特徴(たとえば122)を含むことと、708において、オフセットツール(たとえば114)を設けることと、710において、位置センサ(たとえば106)によって教示対象の第1の幾何学的特徴を検知することとをさらに含む。方法700は、712において、オフセットツール(たとえば114)をエンドエフェクタ(たとえば104)と係合させることと、714において、オフセットツール(たとえば114)をオフセット対象(たとえば118)まで動かすことと、716において、オフセットツール(たとえば114)をオフセット対象(たとえば118)とドッキングさせることとをさらに含む。そして、方法700は、オフセットツール(たとえば118)をドッキングさせた後に、718においてツール座標を記録し、720において、位置センサ(たとえば106)によってオフセット対象(たとえば118)の第2の幾何学的特徴(たとえば122)を検知することができる。   The operation of the method of providing an offset between the end effector 104 and the position sensor 106 of the robot offset calibration system 100 of the present invention will now be described in more detail with reference to FIG. The method 700 provides, at 702, a robot component having an end effector and a position sensor coupled thereto, and at 704, provides a teaching object (eg, 110) in a work area reachable by the end effector (eg, 104). The teaching object has a first geometric feature (eg 112). The method 700 includes providing an offset object (eg, 118) reachable by the end effector at 706, wherein the offset object includes a second geometric feature (eg, 122), and at 708, an offset tool. (E.g., 114) and at 710, sensing a first geometric feature to be taught by a position sensor (e.g., 106). The method 700 includes engaging the offset tool (eg, 114) with the end effector (eg, 104) at 712, moving the offset tool (eg, 114) to the offset object (eg, 118), at 714, and at 716. And docking the offset tool (eg 114) with the offset object (eg 118). The method 700 then records the tool coordinates at 718 after docking the offset tool (eg, 118) and at 720, the second geometric feature of the offset object (eg, 118) by the position sensor (eg, 106). (For example, 122) can be detected.

本発明は、さまざまな改変及び代替形状が可能であるが、一定のシステム及び装置の実施形態及びその方法が図中の例によって示されており、本明細書で詳細に説明される。しかし、それは本発明を、開示された特定のシステム、装置、又は方法に限定することを意図しておらず、それどころか、本発明の本質及び範囲に含まれるすべての改変、等価物及び代替を網羅するものであることが理解されるべきである。   While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, certain system and apparatus embodiments and methods are illustrated by way of example in the drawings and are herein described in detail. However, it is not intended to limit the invention to the particular systems, devices, or methods disclosed, but rather covers all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. It should be understood that

Claims (13)

エンドエフェクタと、それに結合された位置センサとを有するロボットコンポーネントと、
第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、
エンドエフェクタによって係合されるように適合された、第1のドッキング機能を含むオフセットツールと、
第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能と、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴とを有するオフセット対象と、
を含む、ロボットオフセット較正システム。
A robot component having an end effector and a position sensor coupled thereto;
A teaching object having a first geometric feature;
An offset tool including a first docking function adapted to be engaged by an end effector;
An offset object having a second docking function adapted to be engaged by the first docking function and a second geometric feature adapted to be detected by the position sensor;
Including a robot offset calibration system.
教示対象、オフセットツール、及びオフセット対象のそれぞれが、共通のベース上に据え付けられる、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 Teaching the subject, the offset tool, and each of the offset target, is mounted on a common base, the robot offset calibration system of claim 1. オフセットツールがコンプライアントメンバ上に置かれる、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 The offset tool is placed on the compliant member, the robot offset calibration system of claim 1, wherein. オフセットツールが、エンドエフェクタグリッパの指によって把持されるように適合されたパイロットを含む、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 The offset tool includes an adapted pilot to be grasped by the fingers of the end effector gripper, the robot offset calibration system of claim 1, wherein. オフセット対象が、面上でスライド可能である、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 Offset subject is slidable on the surface, the robot offset calibration system of claim 1, wherein. オフセット対象が、ネスティングツールの共通のベースの面上でスライド可能である、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 6. The robot offset calibration system of claim 5 , wherein the offset object is slidable on a common base surface of the nesting tool. オフセット対象の第2の幾何学的特徴が、第1及び第2の面を含み、第1の面が、第2の面のものとは異なる高さに位置付けられる、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 Second geometric characteristics of the offset target includes first and second surfaces, the first surface, from that of the second surface are located at different heights, the robot offset of claim 1, wherein Calibration system. オフセットツールの第1のドッキング機能が円錐面を含む、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 First docking function of the offset tool includes a conical surface, the robot offset calibration system of claim 1. オフセット対象の第2のドッキング機能が曲面を含む、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 The second docking function of the offset target comprises a curved surface, the robot offset calibration system of claim 1, wherein. オフセット対象の第2の幾何学的特徴が、2以上の階段状の端面を含む、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 Second geometric characteristics of the offset target comprises two or more stepped end face, claim 1 robotic offset calibration system according. 教示対象の第1の幾何学的特徴が、すくなくとも2つの階段状の端面を含む、請求項記載のロボットオフセット較正システム。 First geometric feature of teaching object comprises at least two stepped end face, claim 1 robotic offset calibration system according. ベースと、
ベース上に据え付けられ、位置センサによって検知されるように適合された第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、
ベース上に据え付けられ、第1のドッキング機能を有するオフセットツールと、
ベース上に据え付けられ、オフセットツールの第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能と、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴とを有するオフセット対象と、
を含む較正補助装置。
Base and
A teaching object having a first geometric feature mounted on a base and adapted to be detected by a position sensor;
An offset tool installed on the base and having a first docking function;
A second docking function mounted on the base and adapted to be engaged by the first docking function of the offset tool; and a second geometric feature adapted to be detected by the position sensor; An offset object having
A calibration aid including:
トレイと、
トレイに結合されたネスティングツールであって、
ベースと、
ベース上に据え付けられ、位置センサによって検知されるように適合された第1の幾何学的特徴を有する教示対象と、
ベース上に据え付けられ、第1のドッキング機能を有するオフセットツールと、
ベース上に据え付けられ、オフセットツールの第1のドッキング機能によって係合されるように適合された第2のドッキング機能と、位置センサによって検知されるように適合された第2の幾何学的特徴とを有するオフセット対象と、
を含むネスティングツールと、
を含む較正補助アセンブリ。
A tray,
A nesting tool coupled to a tray,
Base and
A teaching object having a first geometric feature mounted on a base and adapted to be detected by a position sensor;
An offset tool installed on the base and having a first docking function;
A second docking function mounted on the base and adapted to be engaged by the first docking function of the offset tool; and a second geometric feature adapted to be detected by the position sensor; An offset object having
Including nesting tools,
A calibration aid assembly comprising:
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